飛機也能電動(dòng)化？ 華裔科學(xué)家發(fā)明「鈉空氣電池」

在環(huán)保意識高漲，碳排已成國際共識的現在，動(dòng)力系統電氣化，成為主要的改革方向。 雖然以鋰離子電池為基礎的電動(dòng)車(chē)已經(jīng)不罕見(jiàn)，但是它不適合用在飛機、火車(chē)和船舶上。 如今，著(zhù)名的麻州理工學(xué)院（MIT）的研究人員，發(fā)明了一種新配方的電池，有望幫助這些交通系統實(shí)現電氣化。

這是一種燃料化電池，但是又與現行主流的氫燃料電池不同，它其實(shí)是一種空氣電池，由于負極是液態(tài)金屬鈉，就與燃料頗類(lèi)似，才如此形容。 鈉就是它最大的優(yōu)勢，因為它很容易取得，電解食鹽（氯化鈉）就可以，簡(jiǎn)直取之不盡用之不竭。

研究人員利用原型裝置進(jìn)行實(shí)驗，證明這種鈉空氣電池單位重量的能量密度，是現行鋰離子電池的三倍以上，證明了它的發(fā)展潛力。

研究項目主持人是MIT材料科學(xué)與工程系教授蔣業(yè)明博士（Yet-Ming Chiang），他出生于中國臺灣，1964年隨父母移民美國，1980年獲得麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位，2009年獲得美國國家工程院貢獻獎。 除了蔣博士以，論文作者還有博士生菅野可憐 （英文：Karen Sugano），與蘇尼爾·梅爾 （Sunil Mair） 和薩希爾·甘蒂-阿格拉瓦爾 （Saahir Ganti-Agrawal）。

它的原理這樣的：電池由兩個(gè)作用室組成，一邊是液態(tài)金屬鈉（可以視做「燃料」），另一邊充滿(mǎn)濕潤的空氣，做為正極。 兩者之間由固體陶瓷電解質(zhì)材料連接。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鈉離子從一個(gè)作用室穿過(guò)電解質(zhì)，進(jìn)入另一室。 鈉離子與空氣接觸后，會(huì )與氣體中的氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應，產(chǎn)生電能。 在作用的過(guò)程確實(shí)會(huì )產(chǎn)生副產(chǎn)品氧化鈉（如同廢料），原本是固體晶體，但是在過(guò)程中它會(huì )吸收水氣成為液態(tài)狀，如此便于直接排出。 研究人員表示，氧化鈉基本上不算污染物，它會(huì )環(huán)境中會(huì )自動(dòng)吸附大氣中多余的二氧化碳，反而有一定程度的環(huán)保效果。

在吸附二氧化碳后，氧化鈉就會(huì )形成碳酸氫鈉，也就是俗稱(chēng)的小蘇打。 蔣博士團隊表示，小蘇打無(wú)毒無(wú)害，如果它落入海洋，還有降低海水的酸度的正向效果，也能逆轉溫室氣體帶來(lái)的破壞。 也就是說(shuō)，這種鈉空氣電池的廢料，不但不會(huì )造成環(huán)境負擔，反而會(huì )改善環(huán)境，豈不美哉？

但如何將它應用在飛機呢？ 研究團隊認為，可以將多個(gè)鈉空氣燃料電池接在一起，使其滿(mǎn)足區域客運航班的續航力。 它需要充電嗎？ 研究團隊的想法是，直接更換裝滿(mǎn)液態(tài)鈉金屬的新電池盒，就像換燃料一樣，即可快速為電池「補充能量」。 這一做法與現在的電動(dòng)摩托車(chē)的換電池類(lèi)似，但是情況更簡(jiǎn)單，因為現行的電池在耗電完后，電池就剩呆重，而鈉空氣燃料電池的電力，是隨著(zhù)鈉的化學(xué)作用而愈來(lái)愈少，所以最后電池盒輕很多的是空盒子，也就不會(huì )因呆重而影響性能。

雖然我們近期可能不會(huì )看到客機使用這項技術(shù)，因為它還有很多需要改進(jìn)之處。 但研究團希望在一年內，一個(gè)「磚塊大小、功率1000瓦時(shí)」的鈉空氣燃料電池，能夠先在無(wú)人機上示范使用。

至于鈉金屬的安全問(wèn)題，鈉很容易自燃，遇水更會(huì )引發(fā)爆炸，但是現在的鋰離電池也有燃燒與爆炸的風(fēng)險，但人們仍然也是接受了，所以只要提升包裝的安全性，應該也可以被接受。

蔣博士說(shuō)：「我認為，人們會(huì )覺(jué)得用鈉當成電池燃料，這是一個(gè)完全瘋狂的想法。 甚至我覺(jué)得，如果沒(méi)人感到瘋狂，我會(huì )有點(diǎn)失望。 因為如果人們一開(kāi)始不覺(jué)得某件事完全瘋狂，那么它很可能就不會(huì )那么具有革命性?！?/p>